CN110270209A - 一种燃煤锅炉脱硝的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃煤锅炉脱硝的方法及系统，所述方法包括向SCR反应器内喷入氨气进行初步脱硝处理，将烟气中的氮氧化物部分还原成氮气；利用臭氧将低价态的氮氧化物氧化为高价态的氮氧化物；高价态的氮氧化物进入脱硝吸收塔内被吸收液吸收，解决了国家要求的NOx超低排放标准限定的50mg/Nm3,同时有效解决了达到超低排放由于过量喷氨，可能导致的空预器堵塞，废水氨氮浓度超标和烟囱出口氨气排放量超标的问题。

Description

一种燃煤锅炉脱硝的方法及系统
技术领域
本发明涉及燃煤锅炉脱硝超低排放领域，具体地说，涉及一种还原氧化脱硝的方法及系统。
背景技术
燃煤电厂是我国大气中各种污染物的重要排放源，约90％的SO2、67％的NOx、70％的粉尘来源于燃煤电厂。随着大气污染防治行动计划逐步推进，大气环境质量提升的压力日益增大。2014年10月，国家发改委、环境保护部和国家能源局联合印发《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014～2020年)的通知》，明确了燃煤机组NOx超低排放的限值不高于50mg/Nm3。目前国内烟气脱硝技术种类繁多，按脱硝过程是否加水和脱硝产物的干湿形态，烟气脱硝分为湿法烟气脱硝和干法烟气脱硝。干法烟气脱硝主要包括选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)。湿法主要包括氧化法、络合吸收法、碱吸收法。世界上应用最广泛以及技术最成熟的烟气脱硝技术是选择性还原法(SCR)和选择性非还原法(SNCR)。
SCR脱硝技术是指在催化剂作用下和一定温度下，烟气中的氮氧化物选择性的与还原剂发生反应并生成氮气和水，达到去除氮氧化物的目的。SNCR法脱硝是指无催化剂的作用下，在适合脱硝反应的“温度窗口”内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。鉴于SNCR的脱硝效率只有50％，我国火力发电厂通常采用SCR脱硝技术，近来年为实现国家要求的燃煤机组NOx超低排放标准限值小于50mg/Nm3。国内各发电企业通过改造SCR脱硝装置，通常采用增加催化剂用量和增加喷氨量来提高脱硝效率。然而，此情况下导致SCR反应器内氨严重过喷，使得氨逃逸超量。并且催化剂的存在将烟气中约1％的SO2催化氧化成SO3，SO3与逃逸的氨反应生成黏性的硫酸氢铵，其黏附飞灰附着在空预器换热元件表面造成其堵塞，使空预器阻力增加，严重情况下可能造成发电机组的停机。此外，氨逃逸超量，导致的脱硝废水中氨氮浓度超过《污水综合排放标准》(GB8978-1996)所限定的15mg/L以及出口氨气排放量超过《恶臭污染物排放标准(征求意见稿)》限定的最高允许排放速率3.5kg/h，形成二次污染。
发明内容
本发明提出了一种燃煤锅炉还原氧化脱硝的方法及装置，解决了国家要求的NOx超低排放标准限定的50mg/Nm3,同时有效解决了达到超低排放要求由于过量喷氨，可能导致的空预器堵塞，废水氨氮浓度超标和烟囱出口氨气排放量超标的问题。
为了解决该技术问题，本发明通过下述技术方案实现：
一种燃煤锅炉脱硝的方法，包括以下步骤：
步骤1：锅炉烟气进入SCR反应器，向SCR反应器内喷入氨气进行初步脱硝处理，将烟气中的氮氧化物部分还原成氮气；
步骤2：SCR反应器出口的烟气与臭氧发生器产生的臭氧混合均匀后在氧化反应器内反应，臭氧将低价态的氮氧化物氧化为高价态的氮氧化物；
步骤3：高价态的氮氧化物进入脱硝吸收塔内被吸收液吸收。
优选的，步骤1中所述氨气喷入量与所述氮氧化物的摩尔比小于1。
控制氨气喷入量与所述氮氧化物的摩尔比[NH3]/[NOx]小于1，氨逃逸率小于2ppm，SCR脱硝反应器出口NOx的浓度达到100mg/Nm3～200mg/Nm3，此步骤不要求NOx的浓度一次性达到国家超低排放标准的50mg/Nm3，之后未达标的烟气与臭氧发生器产生的臭氧进入混合器中均匀混合后在氧化反应器内反应。
优选的，步骤2中所述臭氧喷入量与所述氮氧化物的摩尔比小于1。
优选的，步骤3中所述吸收液为CaO、Ca(OH)2、CaCO3中的任意一种悬浊液。
此时的烟气中氮氧化物的排放浓度满足国家超低排放标准限值的50mg/Nm3。
本发明还公开了一种脱硝系统，包括：SCR反应器，臭氧发生器，氧化反应器，脱硝吸收塔，脱硝废水箱；
所述臭氧发生器产生的臭氧与SCR反应器的烟气在烟道中均匀混合后进入氧化反应器内发生反应；
所述氧化反应器与所述脱硝吸收塔连接，氧化反应器氧化后的高价态氮氧化物进入脱硝吸收塔内被吸收液吸收；
所述脱硝吸收塔与所述脱硝废水箱连接，脱硝吸收塔形成的硝酸盐进入脱硝废水箱。氮氧化物被吸收后的烟气通过脱硝吸收塔出口的除雾器，降低烟气携带的液滴。
优选的，所述的脱硝系统还包括空分设备，所述空分设备与臭氧发生器连接，空分设备产生的氧气进入臭氧发生器制得臭氧。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明的一种燃煤锅炉脱硝超低排放技术，利用还原加氧化脱硝技术对烟气中的NOx进行脱硝处理，达到国家要求的氮氧化物超低排放标准，该技术方法能够在保证氨逃逸率不超标的情况下提升烟气脱硝效率，使烟囱出口氮氧化物排放浓度达到国家超低排放标准限值的50mg/Nm3。
本发明可有效解决为达到超低排放要求时由于过量喷氨导致的空预器堵塞的问题，减少空预器堵塞的频率，空预器堵塞是因为发电厂为提高脱硝效率过量喷氨导致氨超量逃逸，并且由于催化剂的存在，将烟气中1％的SO2催化氧化成SO3，SO3与逃逸的氨反应生成黏性的硫酸氢铵，硫酸氢铵黏附飞灰附着在空预器的冷段造成其堵塞，使空预器阻力增加，严重情况下会造成发电机组的停机。
本发明脱硝废水中氨氮浓度达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)所限定的15mg/L，烟囱出口氨气排放量达到《恶臭污染物排放标准(征求意见稿)》限定的最高允许排放速率3.5kg/h，有效解决脱硝废水中氨氮浓度超标和烟囱出口氨气排放量超标等问题。
本发明选择臭氧作为氧化介质及控制臭氧喷入量与所述氮氧化物的摩尔比小于1，其优势在于NOx被臭氧氧化后，过量未发生反应的臭氧在高温的情况下自行分解或与脱硝塔中的亚硝酸盐和亚硫酸盐等物质反应消耗掉，臭氧在烟囱出口无排放。原有的氧化脱硝技术使用的氧化剂为臭氧，二氧化氯，次氯酸钠，和亚氯酸钠中的一种或几种的混合物，如果二氧化氯过量与氮氧化物反应后的副产物生成的氯气会对环境及人体健康造成影响。此外，控制O3和NOx的摩尔比在0.9左右，NOx的脱出效率达到85％以上。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明脱硝系统示意图；
附图中标记及对应的零部件名称：
1-SCR反应器，2-空分设备，3-臭氧发生器，4-氧化反应器，5-脱硝吸收塔，6-脱硝废水箱。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种燃煤锅炉脱硝的方法，步骤如下：锅炉烟气进入SCR反应器，向SCR反应器内喷入氨气进行初步脱硝处理，将烟气中的氮氧化物部分还原成氮气；控制氨气喷入量使[NH3]/[NOx]摩尔比为0.8，氨逃逸率小于2ppm，SCR脱硝反应器出口NOx的浓度达到100mg/Nm3～200mg/Nm3；之后，SCR反应器出口未达标的烟气与臭氧发生器产生的臭氧进入混合器中混合均匀后在氧化反应器内反应，控制臭氧喷入量与所述氮氧化物的摩尔比为0.9，臭氧将低价太的氮氧化物氧化为高价态的氮氧化物；高价态的氮氧化物进入脱硝吸收塔内被吸收液吸收，所述吸收液为CaO悬浊液，此时的烟气中氮氧化物的排放浓度和脱硝废水中氨氮浓度满足国家排放标准(见表1)。
实施例2
一种燃煤锅炉脱硝的方法，步骤如下：锅炉烟气进入SCR反应器，向SCR反应器内喷入氨气进行初步脱硝处理，将烟气中的氮氧化物部分还原成氮气；控制氨气喷入量使[NH3]/[NOx]摩尔比为0.9，氨逃逸率小于2ppm，SCR脱硝反应器出口NOx的浓度达到100mg/Nm3～200mg/Nm3；之后，SCR反应器出口未达标的烟气与臭氧发生器产生的臭氧进入混合器中混合均匀后在氧化反应器内反应，控制臭氧喷入量与所述氮氧化物的摩尔比为0.95，臭氧将低价太的氮氧化物氧化为高价态的氮氧化物；高价态的氮氧化物进入脱硝吸收塔内被吸收液吸收，所述吸收液溶液为Ca(OH)2悬浊液，此时的烟气中氮氧化物的排放浓度和脱硝废水中氨氮浓度满足国家排放标准(见表1)。
实施例3
一种燃煤锅炉脱硝的方法，步骤如下：锅炉烟气进入SCR反应器，向SCR反应器内喷入氨气进行初步脱硝处理，将烟气中的氮氧化物部分还原成氮气；控制氨气喷入量使[NH3]/[NOx]摩尔比为0.7，氨逃逸率小于2ppm，SCR脱硝反应器出口NOx的浓度达到100mg/Nm3～200mg/Nm3；之后，SCR反应器出口未达标的烟气与臭氧发生器产生的臭氧进入混合器中混合均匀后在氧化反应器内反应，控制臭氧喷入量与所述氮氧化物的摩尔比为0.8，臭氧将低价太的氮氧化物氧化为高价态的氮氧化物；高价态的氮氧化物进入脱硝吸收塔内被吸收液吸收，所述吸收液溶液为CaCO3悬浊液，此时的烟气中氮氧化物的排放浓度和脱硝废水中氨氮浓度满足国家排放标准(见表1)。
实施例4
一种脱硝系统，包括：SCR反应器(1)，空分设备(2)，臭氧发生器(3)，氧化反应器(4)，脱硝吸收塔(5)，脱硝废水箱(6)；空分设备(2)与臭氧发生器(3)连接，空分设备(2)采用真空变压吸附工艺流程制得合格的氧气，氧气气源进入臭氧发生器(3)在臭氧发生器内，部分氧气通过中频高压放电变成臭氧，产品气体经温度、压力、流量监测调节后由臭氧出气口产出；臭氧发生器(3)出气口的臭氧与SCR反应器(1)出口的烟道气在烟道中均匀混合，在氧化反应器(4)内臭氧将低价态的氮氧化物氧化成高价态的氮氧化物；氧化反应器(4)与所述脱硝吸收塔(5)连接，氧化反应器(4)氧化后的高价态氮氧化物进入脱硝吸收塔(5)内，与喷淋层喷出的雾状吸收液接触，吸收液将烟气中高价态的氮氧化物吸收；脱硝吸收塔(5)与所述脱硝废水箱(6)连接，脱硝吸收塔(5)形成的硝酸盐进入脱硝废水箱，净化后的烟气经过脱硝塔出口的除雾器由烟道排放到大气中。
表1
氮氧化物浓度(mg/Nm<sup>3</sup>) 氨氮(mg/L)
实施例1 49 14.78
实施例2 46 13.64
实施例3 48 14.16
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种燃煤锅炉脱硝的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：锅炉烟气进入SCR反应器，向SCR反应器内喷入氨气进行初步脱硝处理，将烟气中的氮氧化物部分还原成氮气；
步骤2：SCR反应器出口的烟气与臭氧发生器产生的臭氧混合均匀后在氧化反应器内反应，臭氧将低价态的氮氧化物氧化为高价态的氮氧化物；
步骤3：高价态的氮氧化物进入脱硝吸收塔内被吸收液吸收。
2.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉脱硝的方法，其特征在于，步骤1中所述氨气喷入量与所述氮氧化物的摩尔比小于1。
3.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉脱硝的方法，其特征在于，步骤2中所述臭氧喷入量与所述氮氧化物的摩尔比小于1。
4.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉脱硝的方法，其特征在于，步骤3中所述吸收液为CaO、Ca(OH)2、CaCO3中的任意一种悬浊液。
5.一种权利要求1所述的方法使用的脱硝系统，其特征在于，包括：SCR反应器(1)，臭氧发生器(3)，氧化反应器(4)，脱硝吸收塔(5)，脱硝废水箱(6)；
所述臭氧发生器(3)产生的臭氧与SCR反应器(1)的烟气在烟道中均匀混合后进入氧化反应器(4)内发生反应；
所述氧化反应器(4)与所述脱硝吸收塔(5)连接，氧化反应器(4)氧化后的高价态氮氧化物进入脱硝吸收塔(5)内被吸收液吸收；
所述脱硝吸收塔(5)与所述脱硝废水箱(6)连接，脱硝吸收塔(5)形成的硝酸盐进入脱硝废水箱。
6.根据权利要求5所述的脱硝系统，其特征在于，还包括空分设备(2)，所述空分设备(2)与臭氧发生器(3)连接，空分设备(2)产生的氧气进入臭氧发生器(3)制得臭氧。
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CN110559829A (zh) * 2019-10-22 2019-12-13 河北和悦环保科技有限公司 一种烟气脱硝系统
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